16层剪力墙结构毕业设计

华北科技学院毕业设计第1页共70页前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，也是综合性和实践性极强的最后一个教学环节，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。是我们学生运用所学的基础理论、专业知识和基本技能进行建筑、结构、施工设计的重要实践过程，涉及综合运用建筑、结构、施工、设备、给排水和相关学科的基础知识。在老师的指导和同学的帮助下，我完成了这次的毕业设计课题——西安中新浐灞半岛A11地块6#楼住宅楼结构设计。这次毕业设计，我们土木工程专业的学生要完成该工程从初步设计到施工图纸完成的整个过程，可以说涉及知识面比较广，比较全面！工程量也很大！在设计中，一方面要把所学的知识运用到设计、施工中去，熟悉国家有关规范、条例和规程并知道如何去查找规范里的相关条文；另一方面，由于现代化建筑一般都具有密度大，高度高，功能多，设备复杂，装修豪华，防火要求和管理自动化水平高，需要各工种交叉配合。因此，通过这次毕业设计，扩大学生非本专业知识面也是十分重要的。所以在这次毕业设计中，我们不仅仅温习了以前所学习的专业知识还学习到了很多新的知识和实践，让我们在最后的大学时光里，更多的去体会一项工程的产生是多么具有价值和付出的。让我们时刻提起努力的旗帜，去创造我们的成功。由于毕业设计是一种初步的尝试，涉及专业比较多，加上条件和水平所限，不可避免地存在疏漏与错误，敬请土木专业各位教师批评指正。西安中新浐灞半岛地产A11地块6#住宅楼结构设计第2页共70页1建筑设计1.1高层的特点及意义城市中高层建筑反映一个城市经济繁荣和社会进步的重要标志。随着社会和经济的发展，特别是城市建设的发展，要求建筑所能达到的高度与规模不断地增加。合理的规划和设计可以美化城市的效果，可以预见，在未来相当长的时间内，高层建筑仍然是城市建设的主要建筑形式，因此，认识这些特点并掌握高层建筑结构的分析理论和基本设计方法，可以为今后的工作打下良好的基础。1.2总体布局该住宅楼共16层，顶部设有电梯机房，一至16层均为住宅，首层两户，其余各层均为三户，对称分布，形状规则，这种布置对抗侧力有利。三种户型可以满足不同层次和不同人口家庭的需要1.3平面交通交通枢纽设置在建筑的中心，各户之间通过走廊连接，并且各住户离楼梯间，电梯间较近，这样的交通线路简洁流畅，同时在紧急的情况下，用户可以迅速的疏散。1.4垂直交通由于一层只有四户，人流量并非很大，故设电梯台数为两台，同时兼备防火电梯用，为了考虑建筑的经济性，本设计方案地上总层数为16层，满足《高层民用建筑设计防火规范》6.1.1.1十八层及十八层以下，每层不超过8户、建筑面积不超过650m2，且设有一座防烟楼梯间和消防电梯的塔式住宅的规定.虽然设置了电梯，但是楼梯必须设置。1.5防火设计各套户型的分户门均采用防火门。如某一户发生火灾可以及时关闭防火门，防止火势蔓延，使用户有足够的逃离时间，进入楼梯的门为乙级防火门，耐火极限为1.2小时，该楼梯是发生火灾时居民逃生的主要通道，采用封闭式楼梯间可以有效的较少人员伤亡。规范规定，塔式高层建筑必须设置消防电梯。华北科技学院毕业设计第3页共70页2结构设计2.1结构选型及几何特征计算2.1.1工程概况本工程位于西安中新浐灞半岛地产A11地块内，拟建工程为16层为普通住宅楼。采用剪力墙结构，标准层高3m，室外地坪高度-0.600m，建筑高度为48.6m。室外电梯机房高度为4.5m，标准层建筑面积约为360m2。自然条件：基本风压W0=0.35kN/m2(50年基准期)；地面粗糙度：B类；场地地震基本烈度：8度；抗震设防烈度：8度；设计基本雪压S0=0.25KN\m2；设计地震分组：第一组；建筑物场地土类别：Ⅱ类结构形式：钢筋混凝土剪力墙结构；抗震等级：二级；设计使用年限：50年；防火耐火等级：一级；建筑结构的安全等级：二级；建筑抗震设防类别：丙类；2.1.2主体结构的布置该剪力墙结构布置对称，凸出和凹出尺寸符合规范要求。结构侧向刚度沿竖向变化均匀，无刚度突出。结构的高宽比H/B=48.6/27.5=1.775.剪力墙上下空口对齐，成列布置，形成了明确的墙肢和连梁，采用现浇楼板，除阳台板厚100mm外，其它均为120mm。2.1.3材料的选用和剪力墙截面尺寸的确定剪力墙结构的混凝土强度等级选用C35，梁选用C30，本工程剪力墙采用双排配筋，剪力墙的厚度均为200mm。按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm2。首层结构平面布置图见图2-1所示。2.1.4剪力墙截面的类型判别和刚度计算根据抗震设计规范的一般原则，对称结构的两个主轴方向均应进行抗震计算，本设计只对一个方向进行计算，且假定结构无扭转。另外根据《高层规程》，在计算剪力墙的内力和位移时，可以不考虑纵横墙的共同作用。1剪力墙的类型判别由图2-1可得Y方向上各剪力墙上的截面尺寸，如图2-2所示，有图可知YSW-2，YSW-3，YSW-4，YSW-6，YSW-7，YSW-8，YSW-11，YSW-12，YSW-15，YSW-16为整体墙。西安中新浐灞半岛地产A11地块6#住宅楼结构设计第4页共70页图2-2华北科技学院毕业设计第5页共70页图2-1西安中新浐灞半岛地产A11地块6#住宅楼结构设计第6页共70页图2-2华北科技学院毕业设计第7页共70页图2-2西安中新浐灞半岛地产A11地块6#住宅楼结构设计第8页共70页图2-3Y方向各剪力墙截面尺寸华北科技学院毕业设计第9页共70页剪力墙根据是否开洞和开洞大小可以分为：（1）实体墙或整截面剪力墙：不开洞或开洞面积不大于15%的墙。（2）整体小开口剪力墙：开洞面积不大于15%但仍较小的墙。（3）双肢或多肢剪力墙：开洞较大且成列布置的墙。（4）壁式框架：洞口尺寸大，连梁线刚度和墙肢线刚度相近的墙。整体小开口墙，整体小开口墙和壁式框架的分类界限可以根据整体性系数α，墙肢惯性矩的比值In/I以及楼层数确定。整体性系数可以按下列公式计算：双肢墙：α=H多肢墙：α=式中τ----------考虑墙肢轴向变形的影响系数，当3-4肢是取0.8,5-7肢时取0.85,8肢以上取0.9；I----------剪力墙对组合截面形心的惯性矩；In---------扣除墙肢惯性矩后剪力墙的惯性矩，In=I-Ibj---------第j列连梁的折算惯性矩，Ibj=I1，I2------墙肢1,2的截面惯性矩；m---------洞口列数；h----------层高；H----------剪力墙总高度；aj----------第j列洞口两侧墙肢的轴线距离；lbj----------第j列连梁计算跨度。取洞口宽度加梁高的一半；Ij----------第j列墙肢截面惯性矩；Ibj0---------第j列连梁截面惯性矩μ---------截面形状系数，矩形截面时μ=1.2；Abj--------第j列连梁的截面面积。当α=10且=ζ时，为整体小开口墙；当α=10且ζ时，为壁式框架；当α10时，为联肢墙；YSW-5，YSW-9，YSW-10，YSW-13，YSW-14在y方向上的截面特征值见如下表。表2-1截面特性西安中新浐灞半岛地产A11地块6#住宅楼结构设计第10页共70页YSW-5YSW-9YSW-10YSW-13YSW-14截面特性编号各墙肢截面面积（m2）B1（m）H1（m）B2（m）H2（m）B3（m）H3（m）A1A2A3YSW-50.204.000.201.000.800.200.00YSW-90.205.500.202.801.100.560.00YSW-100.201.400.201.400.280.280.00YWS-130.200.400.203.000.201.100.080.600.22YWS-140.201.600.201.600.320.320.00注：续表2-1截面特性YSW-5YSW-9YSW-10YSW-13YSW-14截面特性∑Aj各墙肢截面惯性矩（m4）∑IX1X2X3形心（m）Y1Y2Y3组合截面惯性矩I（m4）I1I2I31.001.070.0201.082.05.502.700.702.803.041.662.770.3703.142.757.804.451.703.3512.60.560.050.0500.090.703.302.001.301.301.040.900.000.450.020.470.23.105.943.543.340.442.412.760.640.070.070.140.83.902.351.551.551.67注：表2-2YSW-5YSW-9YSW-10YSW-13YSW-14连梁截面惯性矩编号lbj0（m）hb（m）lbj（m）Ajb（m）μIbj0（m）Ibj（m）αj（m）YSW-51.002.102.050.421.200.150.043.500.05华北科技学院毕业设计第11页共70页YWS-90.901.001.400.201.200.020.015.050.06YWS-101.201.802.100.361.200.100.032.600.02YWS-131.202.102.250.421.200.150.043.100.080.802.101.850.421.200.150.032.85YWS-141.500.901.950.181.200.010.014.100.02注：表2-3剪力墙类型判别编号∑IjIIn=I-∑IjαIn/I类别YSW-51.083.041.960.0517.080.64整体小开口墙YSW-93.1412.609.460.0611.590.75整体小开口墙YSW-100.091.040.950.0243.250.91整体小开口墙YSW-130.472.762.290.0843.160.83整体小开口墙YSW-140.141.671.530.0232.020.92整体小开口墙注：h=3.0m，H=48，τ=0.82剪力墙刚度计算（1）实体墙YSW-1，YSW-2,YSW-3，YSW-4，YSW-6，YSW-7，YSW-8，YSW-11，YSW-12，YSW-15，YSW-16，YSW-17刚度计算如表所示表2-4实体墙等效刚度计算西安中新浐灞半岛地产A11地块6#住宅楼结构设计第12页共70页编号H(m)b(m)h(m)AwIwμEc（*107）（kN/m2）EcIeq（×107）（kN/m2）YSW-148.000.205.701.143.091.203.159.60YSW-248.000.202.400.480.231.203.150.72YSW-348.000.204.300.861.331.203.154.14YSW-448.000.201.250.250.031.203.150.10YSW-648.000.201.800.360.101.203.150.31YSW-748.000.203.800.760.911.203.152.86YSW-848.000.203.300.660.601.203.151.88YSW-1148.000.207.201.446.221.203.1519.21YSW-1248.000.203.100.620.501.203.151.56YSW-1548.000.202.700.540.331.203.151.03YSW-1652.500.202.400.480.231.203.150.72YSW-1748.000.204.200.841.231.203.153.86注：（2）整体小开口墙YSW-5,YSW-9,YSW-13,YSW-14等效刚度如表所示表2-5整体小开口墙等效刚度计算编号ΣAjhd（m）ΣA（m）hb（m）Aw（m2）I（m4）h（m）Iw（m4）EcIeq（×